Перманганат калия

Перманганат калия
Общие
Систематическое наименование	Перманганат калия
Химическая формула	KMnO4
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твердое (хрупкие кристаллы)
Отн. молек. масса	158,03 а. е. м.
Молярная масса	158,03 г/моль
Плотность	2.703 г/см³
Термические свойства
Температура разложения	240 °C
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	119,2 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования (ст. усл.)	-813.4 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде	6.38 (20 °C)
Классификация
Рег. номер CAS	7722-64-7
SMILES	O- [Mn](=O)(=O)=O.K+
Регистрационный номер EC	231-760-3
RTECS	SD6475000

Пермангана́т ка́лия (лат. Kalii permanganas, распространённое название в быту — марганцовка) — марганцовокислый калий, калиевая соль марганцевой кислоты. Химическая формула — KMnO₄. Прекурсор (IV список прекурсоров ПККН). Представляет собой темно-фиолетовые, почти черные кристаллы, при растворении в воде образующие ярко окрашенный раствор малинового цвета.

Физические свойства

Внешний вид: тёмно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском. Показатель преломления σ 1,59 (при 20 °C).

Растворяется в воде (см. таблицу), жидком аммиаке, ацетоне (2:100), метаноле, пиридине.

Растворимость перманганата калия в воде

Температура, °C	10	20	25	30	40	50	65
Растворимость, г/100 г воды	4,22	6,36	7,63	9	12,5	16,8	25

Термодинамические свойства

Термодинамические свойства перманганата калия

Стандартная энтальпия образования ΔH	−813,4 кДж/моль (т) (при 298 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G	−713,8 кДж/моль (т) (при 298 К)
Стандартная энтропия S	171,71 Дж/моль·K (т) (при 298 К)
Стандартная мольная теплоёмкость Cp	119,2 Дж/моль·K (т) (при 298 К)

Химические свойства

Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы по отношению к водородному электроду

Окисленная форма	Восстановленная форма	Среда	E0, В
MnO4−	MnO42−	OH−	+0,56
MnO4−	H2MnO4	H+	+1,22
MnO4−	MnO2	H+	+1,69
MnO4−	MnO2	OH−	+0,60
MnO4−	Mn2+	H+	+1,51

Слева направо (водные растворы): pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления. В кислой среде — до соединений марганца(II), в нейтральной — до соединений марганца(IV), в сильно щелочной — до соединений марганца(VI). Примеры реакций приведены ниже (на примере взаимодействия с сульфитом калия:

• в кислой среде:

$\mathsf{2KMnO_4 + 5K_2SO_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow 6K_2SO_4 + 2MnSO_4 + 3H_2O}$

• в нейтральной среде:

$\mathsf{2KMnO_4 + 3K_2SO_3 + H_2O \rightarrow 3K_2SO_4 + 2MnO_2 + 2 KOH}$

• в щелочной среде:

$\mathsf{2KMnO_4 + K_2SO_3 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2K_2MnO_4 + H_2O}$

• • в щелочной среде на холоде:

$\mathsf{KMnO_4 + K_2SO_3 + KOH \rightarrow K_2SO_4 + K_3MnO_4 + H_2O}$

Однако надо отметить, что последняя реакция (в щелочной среде) идёт по указанной схеме только при недостатке восстановителя и высокой концентрации щёлочи, которая обеспечивает замедление гидролиза манганата калия.

При соприкосновении с концентрированной серной кислотой перманганат калия взрывается, однако при аккуратном соединении с холодной кислотой реагирует с образованием неустойчивого оксида марганца(VII):

$\mathsf{2KMnO_4 + 2H_2SO_4 \rightarrow 2KHSO_4 + Mn_2O_7 + H_2O}$

при этом в качестве промежуточного продукта может образовываться интересное соединение — оксосульфат марганца MnO₃HSO₄. По реакции с фторидом йода(V) можно получить аналогичный оксофторид:

$\mathsf{KMnO_4 + IF_5 \rightarrow KF + IOF_3 + MnO_3F}$

При нагревании разлагается с выделением кислорода (этим способом пользуются в лаборатории для получения чистого кислорода). Схему реакции упрощённо можно представить уравнением:

$\mathsf{2KMnO_4 \xrightarrow[]{^ot} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2}$

На самом деле реакция идёт намного сложнее, например, при не очень сильном нагревании её можно примерно описать уравнением:

$\mathsf{5KMnO_4 \xrightarrow[]{^ot} K_2MnO_4 + K_3MnO_4 + 3MnO_2 + 3O_2}$

Реагирует с солями двухвалентного марганца, например:

$\mathsf{2KMnO_4 + 3MnSO_4 + 2H_2O \rightarrow 5MnO_2 + K_2SO_4 + 2H_2SO_4}$

Эта реакция в принципе обратна дисмутации (диспропорционирование) K₂MnO₄ на MnO₂ и KMnO₄.

Водные растворы перманганата калия термодинамически нестабильны, но кинетически довольно устойчивы. Их сохранность резко повышается при хранении в темноте.

Применение

Применение этой соли чаще всего основано на высокой окисляющей способности перманганат-иона, обеспечивающей антисептическое действие.

Перманганат калия (Kalii permanganas)
Химическое соединение
ИЮПАК	Перманганат калия
Брутто- формула	KMnO4
CAS	7722-64-7
Классификация
Фарм. группа	Антисептики и дезинфицирующие средства
АТХ	D08AX06
МКБ-10	AB.CB.C
Лекарственные формы
порошок для приготовления раствора

Медицинское применение

Разбавленные растворы (около 0,1 %) перманганата калия нашли широчайшее применение в медицине как антисептическое средство, для полоскания горла, промывания ран, обработки ожогов. В качестве рвотного средства для приёма внутрь при некоторых отравлениях используют разбавленный раствор.

Фармакологическое действие

Антисептическое средство. При соприкосновении с органическими веществами выделяет атомарный кислород. Образующийся при восстановлении препарата оксид образует с белками комплексные соединения — альбуминаты (за счет этого калия перманганат в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрированных растворах — раздражающее, прижигающее и дубящее действие). Обладает также дезодорирующим эффектом. Эффективен при лечении ожогов и язв. Способность калия перманганата обезвреживать некоторые яды лежит в основе использования его растворов для промывания желудка при отравлениях неизвестным ядом и пищевых токсикоинфекциях. При попадании внутрь всасывается, оказывая действие (приводит к развитию метгемоглобинемии).

Показания

Смазывание язвенных и ожоговых поверхностей — инфицированные раны, язвы и ожоги кожи. Полоскание полости рта и ротоглотки — при инфекционно-воспалительных заболеваниях слизистой оболочки полости рта и ротоглотки (в том числе при ангинах). Для промывания и спринцеваний при гинекологических и урологических заболеваниях — кольпиты и уретриты. Для промываний — желудка при отравлениях, вызванных приемом внутрь алкалоидов (морфин, аконитин, никотин), синильной кислотой, фосфором, хинином; кожи — при попадании на нее анилина; глаз — при поражении их ядовитыми насекомыми.

Противопоказания

Гиперчувствительность.

Побочные действия

Аллергические реакции, при использовании концентрированных растворов — ожоги и раздражение. Передозировка. Симптомы: резкая боль в полости рта, по ходу пищевода, в животе, рвота, диарея; слизистая оболочка полости рта и глотки — отечная, темно-коричневого, фиолетового цвета, возможен отек гортани, развитие механической асфиксии, ожогового шока, двигательного возбуждения, судорог, явлений паркинсонизма, геморрагического колита, нефропатии, гепатопатии. При пониженной кислотности желудочного сока возможно развитие метгемоглобинемии с выраженным цианозом и одышкой. Смертельная доза для детей — около 3 г, для взрослых — 0.3-0.5 г/кг. Лечение: метиленовый синий (50 мл 1 % раствора), аскорбиновая кислота (в/в — 30 мл 5 % раствора), цианокобаламин — до 1 мг, пиридоксин (в/м — 3 мл 5 % раствора).

Способ применения и дозы

Наружно, в водных растворах для промывания ран (0.1-0.5 %), для полоскания рта и горла (0.01-0.1 %), для смазывания язвенных и ожоговых поверхностей (2-5 %), для спринцевания (0.02-0.1 %) в гинекологической и урологической практике, а также промывания желудка при отравлениях.

Взаимодействие

Химически несовместим с некоторыми органическими веществами (уголь, сахар, танин) и легкоокисляющимися веществами — может произойти взрыв.

Другие сферы применения

• Применяется для определения перманганатной окисляемости при оценке качества воды согласно ГОСТ 2761-84 по методу Кубеля [1].
• Щелочной раствор перманганата калия хорошо отмывает лабораторную посуду от жиров и других органических веществ.
• Растворы (концентрации примерно 3 г/л) широко применяются при тонировании фотографий.
• В пиротехнике применяют в качестве сильного окислителя.
• Применяют в качестве катализатора разложения перекиси водорода в космических жидкостно-ракетных двигателях.
• Водный раствор перманганата калия используется для травления дерева, в качестве морилки.
• Водный раствор применяется также для выведения татуировок. Результат достигается посредством химического ожога, при котором отмирают ткани, в которых содержится красящее вещество. Данный метод немногим отличается от простого срезания кожи, обычно он менее эффективен и более неприятен, так как ожоги заживают намного дольше. Татуировка не удаляется полностью, на ее месте остаются шрамы.
• Перманганат калия или бихромат натрия используются в качестве окислителя при получении мета- и парафталевые кислот из мета- и параксилолов соответственно. (См. Терефталевая кислота)

Получение

Химическое или электрохимическое окисление соединений марганца, диспропорционирование манганата калия. Например:

$\mathsf{2MnO_2 + 3Cl_2 + 8KOH \rightarrow 2KMnO_4 + 6KCl + 4H_2O}$

$\mathsf{2K_2MnO_4 + Cl_2 \rightarrow 2KMnO_4 + 2KCl}$

$\mathsf{3K_2MnO_4 + 2H_2O \rightarrow 2KMnO_4 + MnO_2 + 4KOH}$

$\mathsf{2K_2MnO_4 + 2H_2O \rightarrow 2KMnO_4 + H_2\uparrow + 2KOH}$

Последняя реакция происходит при электролизе концентрированного раствора манганата калия и эндотермична, она является основным промышленным способом получения перманганата калия.

Галерея

• 

  М. Пресняков,
  Кристаллы марганцовокислого калия.
  2010.

• 

  Порошок перманганата калия
  (под микроскопом)

Примечания

Литература

• Вульфсон Н. С. — Препаративная органическая химия с.656,657
• Казанский Б. А. (ред.) — Синтезы органических препаратов (Сборник 3) с.145
• Реми Г. — Курс неорганической химии (Том 1) с.817

См. также

• Марганец
• Марганцевая кислота
• Перманганаты

Ссылки

В Викисловаре есть статья «перманганат калия»

• International Chemical Safety Card 0672